16WWE HAUKIPUTAAN VESI LIMINGAN VESIHUOLTO OY ERVASTINRANNAN KESKUSPUHDISTAMO OY SIIRTOVIEMÄREIDEN VIRTAUSMITTAUSSELVITYS

Transkriptio

1 HAUKIPUTAAN VESI LIMINGAN VESIHUOLTO OY ERVASTINRANNAN KESKUSPUHDISTAMO OY SIIRTOVIEMÄREIDEN VIRTAUSMITTAUSSELVITYS

2 1 Kaikki oikeudet pidätetään Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.

3 Sisältö 1 1 TYÖN LÄHTÖKOHDAT 3 2 HANKKEEN OSALLISTUJAT 3 3 MITTALAITTEET JA NIIDEN TOIMINTAPERIAATE Yleistä Magneettiset virtausmittarit Ultraäänimittarit 4 4 VAADITTAVA MITTAUSTARKKUUS 5 5 VIRTAUSMITTAUSTEN EPÄVARMUUSTEKIJÄT 5 6 VERTAILUMITTAUSJÄRJESTELYT Mittauskohteet Mittauslaitteisto Vertailumittauksen periaate Mittauskohteiden dokumentointi 7 7 VERTAILUMITTAUSKOHTEET Ylikiimingin mittauskaivo, Ylikiiminki-Kiiminki siirtoviemäri Kiimingin mittauskaivo, Kiiminki-Haukipudas siirtoviemäri Limingan ja Lumijoen jätevesien mittauspiste, Lakeuden keskuspuhdistamo Lumijoen mittauskaivo, Lumijoki-Liminka siirtoviemäri Oulunsalon mittauskaivo, Oulunsalo-Kempele siirtoviemäri Muhoksen Tuohinonojan mittauskaivo, Oulujokivarren siirtoviemäri Tyrnävän Murron mittauspiste, Tyrnävä-Kempele siirtoviemäri Utajärven Pällin mittauskaivo, Oulujokivarren siirtoviemäri Hailuodon siirtoviemärin mittauskaivot Lakeuden keskuspuhdistamon lähtevän veden mittaus Ervastinrannan keskuspuhdistamo 30 8 YHTEENVETO VERTAILUMITTAUKSEN TULOKSISTA 33 9 VERTAILUMITTAUKSIIN LIITTYVÄT EPÄVARMUUDET VIRTAUSMITTAUSTEN TOIMIVUUTEEN VAIKUTTAVIA TEKIJÖITÄ SUOSITUKSET 37

4 11.1 Mittauskaivon hallinnointi ja huollon organisointi Tekninen toteutus JATKOSELVITYSTARPEET 38 2 Liitteet Liite 1 Liite 2 Kiimingin paineviemärin pituusleikkaus välillä Alakylän pumppaamo-mittauskaivo Siirtoviemärin mittauskaivon tyyppikuva

5 3 1 TYÖN LÄHTÖKOHDAT Tämä virtausmittausselvitys on käynnistynyt Ervastinrannan Keskuspuhdistamo Oy:n aloitteesta. Puhdistamolle johdetaan jätevesiä käsiteltäväksi kolmen kunnan alueelta. Siirtoviemäreissä olevissa virtausmittauksissa on ilmennyt ongelmia eikä mittaustuloksiin ole kaikissa tilanteissa voitu luottaa. Keskuspuhdistamon jätevesienkäsittelyn kustannukset jaetaan virtaamien suhteessa. Siirtoviemäreillä puhdistamolle johdettavia jätevesimäärät mitataan. Keskuspuhdistamon sijaintipaikan vesihuoltolaitoksen jätevesimäärää ei useinkaan mitata vaan se on puhdistamon kokonaisvirtaamaan ja siirtoviemäreillä johdettavien virtaamien erotus. Virtausmittausten virheet eivät näin ollen ole helposti todennettavissa. Jäteveden käsittelyä tullaan jatkossa keskittämään entistä suurempiin yksiköihin. Jäteveden käsittelykustannus on viemärilaitoksen suurin yksittäinen kuluerä. Luotettavat virtaaman mittaukset ovat ensiarvoisen tärkeitä keskuspuhdistamoiden, vesihuoltolaitosten sekä teollisuuden kannalta. Tässä työssä on pyritty kartoittamaan, miten yleisiä siirtoviemäreiden virtausmittauksiin liittyvät ongelmat ovat. Oulun lähiympäristön siirtoviemäreissä on tehty vertailumittauksia, joilla on selvitetty nykyisten mittareiden toimivuutta. Tämän työn yhteydessä vertailumittauksia on tehty yksi mittausjakso kussakin kohteessa. Lisäksi on pyritty löytämään niitä tekijöitä, jotka ovat keskeisiä mittaustarkkuuden kannalta sekä laatimaan suosituksia mittaustarkkuuden parantamiseksi. 2 HANKKEEN OSALLISTUJAT Hankkeeseen ovat osallistuneet seuraavat vesihuoltolaitokset: Ervastinrannan Keskuspuhdistamo Oy Hailuodon Vesihuolto Oy Kempeleen Vesihuolto Oy Kiimingin Vesi Oy Liikelaitos Haukiputaan Vesi Limingan Vesihuolto Oy Lumijoen Vesi Oy Muhoksen Vesihuolto Oy Oulun Vesi liikelaitos Oulunsalon Vesihuolto Oy Tyrnävän Vesihuolto Oy Utajärven vesihuoltolaitos Selvitystä ovat rahoittaneet vesi- ja viemärilaitosyhdistyksen vesihuoltolaitosten kehittämisrahasto sekä Pohjois-Suomen vesivaliokunta. Raportin laatimisesta on vastannut Pöyry Finland Oy:n Oulun toimisto.

6 3 MITTALAITTEET JA NIIDEN TOIMINTAPERIAATE Yleistä Siirtoviemäreiden mittauskaivoissa virtaaman mittauksessa käytetään lähes yksinomaan magneettisia virtausmittareita. Magneettinen virtausmittari on laipallinen putken osana oleva laite. Ultraäänimittareita on kahta päätyyppiä. Perinteisessä ultraäänimittarissa anturit ovat kosketuksissa mitattavaan nesteeseen. Clamp-on ultraäänimittareissa anturit asennetaan putken päälle. Putken päältä mittavien ultraäänimittareiden merkittävin etu on, että ne ovat helposti siirrettävissä. Kalibrointilaitokset käyttävät ultraäänimittaria kenttäkalibroinneissa. 3.2 Magneettiset virtausmittarit Magneettisessa virtausmittarissa mittaus perustuu siihen, että putken ylä- ja alapuolelle asennetut sähkömagneetit synnyttävät väliinsä magneettikentän. Kun sähköä johtava aine virtaa putkessa leikaten syntyneen magneettikentän, syntyy jännite. Tämä jännite mitataan putken kummallekin puolelle asennetuilla elektrodeilla. Mitä suurempi virtaus sitä suurempi jännite putkessa syntyy. Ilmiö, johon mittaus perustuu, on nimeltään sähkömagneettinen induktio. Mittaustarkkuuden saavuttaminen edellyttää, että putki on täysi ja nopeusprofiili on kiertosymmetrinen. Edut: riippumaton nesteen tiheydestä, viskositeetista, paineesta ja lämpötilasta optimaalisissa mittausolosuhteissa korkea tarkkuus Heikkoudet: ilma häiritsee mittausta saostumat aiheuttavat virheitä Mittarin mittausalue on 0,5-10 m/s. Virtausnopeudella 0,5 m/s mittausepätarkkuus on +0,5 %. Virtausnopeudella 0,2 m/s mittaustarkkuus on +0,9 % (Siemens). Tätä alhaisemmilla virtausnopeuksilla mittauksen epätarkkuus kasvaa voimakkaasti. Mittarivalmistajan antamat mittaustarkkuudet on ilmoitettu standardiolosuhteissa. Häiriöttömien putkiosuuksien vähimmäisvaatimukset ovat tulopuolella 5xDN ja mittarin jälkeen 3xDN. Mittari tulee sijoittaa siten, että se on aina täynnä nestettä. Anturiin ei saa päästä vaahtoa tai ilmakuplia. 3.3 Ultraäänimittarit Virtaaman mittaus ultraäänen avulla perustuu siihen, että äänen nopeus nesteessä on vakio. Ultraäänimittari mittaa virtauksen myötä- ja vastavirtaan lähetetyn ultraäänisignaalin välisen kulkuaikaeron. Ultraäänimittareiden haittapuolina on herkkyys vedessä oleville epäpuhtauksille ja virtauksen ominaisuuksien vaihtelulle. Mittari tulee sijoittaa sellaiseen paikkaan, jossa virtaustilan muutoksia ei tapahdu.

7 Häiriöttömien putkiosuuksien osalta ultraäänimittarille on samat vaatimukset kuin magneettiselle virtausmittarille. Putken päälle asennettavien mittareiden heikkoutena ovat anturin ja putken sekä putken ja veden väliset rajapinnat, joissa viesti voi vääristyä esim. huonon kontaktin, hapettuman tai lian vuoksi. Lyhytaikaisessa ja huolella suoritetussa mittauksessa tätä ongelmaa ei yleensä ole. Putken päälle asennettavan mittarin edut: helppo ja edullinen asentaa sopii myös isoille putkille ei kosketuksissa mitattavaan aineeseen Heikkoudet: ilma häiritsee mittausta ei sovellu vajaan putken mittauksiin rajapinnoissa viesti voi vääristyä (anturi/putki, putki/vesi) siirrettävät anturit mittaus vaikeasti toistettavissa 5 4 VAADITTAVA MITTAUSTARKKUUS Hinnan määritykseen käytettävien mittalaitteiden tulee täyttää vakauslain (219/1965) ja vakausasetuksen (370/1992) ja niitä täydentävien teknisten säädösten vaatimukset. Kiinteistöjen veden kulutusta mittaavat laitteet kuuluvat vakauslain piiriin. Ympäristöviranomaiset ovat antaneet v suosituksen teollisuuden jätevesipäästöjen määrämittaukseen, jonka mukaan mittausten epävarmuuden tulisi olla pienempi kuin + 5 %. Kunnallisten laitosten jätevesien määrämittauksen tarkkuudesta ei ole olemassa luotettavaa aineistoa (Kuoppamäki, 2007). Jätevesien määrämittauksen osalta ei ole olemassa yksiselitteisiä tarkkuusvaatimuksia. Tässä selvityksessä mukana olevien laitosten näkemyksen mukaan jätevesien määrämittauksen osalta tavoitteellisena mittaustarkkuutena voidaan pitää +3 %. 5 VIRTAUSMITTAUSTEN EPÄVARMUUSTEKIJÄT Virtausmittauksen epävarmuutta aiheuttavia tekijöitä on useita. Mittausepävarmuutta voi aiheutua itse mittalaiteesta, mittausolosuhteista, mittaussignaalin käsittelystä ja automaatiojärjestelmästä. Yksi merkittävimmistä virtausmittausten epävarmuustekijöistä on asennuspaikan vaikutus. Asennuspaikan vaikutus mittaustarkkuuteen vaihtelee %. Tietoa ei ole yleensä riittävästi virtausolosuhteista ja niihin vaikuttavista tekijöistä. Tarkkuuteen vaikuttavaa myös se miten virtausolosuhteet (esim. putken pinnan karheus) muuttuvat ajan myötä. Koska pääosa virtausmittausten epävarmuudesta aiheutuu mittarin ulkopuolisista tekijöistä, ei kokonaistarkkuutta pystytä paljoakaan parantamaan mittalaitetta vaihtamalla.

8 16WWE Mittaustarkkuuden vaatimukseen sisältyy käytännössä aina vaatimus tarkkuuden pysyvyydestä. Mittaustarkkuuden laadussapidolla tarkoitetaan niiden systemaattisen toimenpiteiden yhdistelmää, joilla pyritään varmistamaan mittausepätarkkuuden pysyminen jatkuvasti tiettyjen varmuusrajojen sisällä. Lähteet: Halttunen Jouko ja Kuoppamäki Risto VERTAILUMITTAUSJÄRJESTELYT Mittauskohteet Virtausmittareiden vertailumittauksia on tehty Ervastinrannan keskuspuhdistamon, Oulun Taskilan puhdistamon sekä Lakeuden keskuspuhdistamon siirtoviemäreissä. Lisäksi vertailumittauksia on tehty Ervastinrannan ja Lakeuden keskuspuhdistamolla. Vertailumittauksia on tehty yhteensä 10 kohteessa. 9 mittauskohteessa on käytössä magneettinen virtausmittari ja 1 kohteessa ultraäänimittari. Missään vertailumittauskohteessa ei ole tuplamittausta. Kuva 1. Vertailumittauskohteet.

9 6.2 Mittauslaitteisto 16WWE0549 Vertailumittauksissa on käytetty Oulun Veden omistamaa Fluxus- ultraäänimittaria. Fluxus-mittarilla mittaus tapahtuu putken päältä. Fluxus-mittareille tehdään jokaiselle anturiparille märkäkalibrointi, jossa määritetään anturivakiot, jotka tallennetaan anturissa olevaan muistiin. Kalibrointitiedot siirtyvät käyttöönoton yhteydessä automaattisesti antureilta vahvistimeen. Sertifikaatin mukainen anturien kalibrointitarkkuus on parempi kuin +0,5 % lukemasta. Mittaria ei ole erikseen kalibroitu tämän hankkeen mittauksiin liittyen. Vertailumittari mittaa jatkuvasti molempiin suuntiin. Tallentimeen tallentuu keskiarvovirtaamat minuutin välein. Mittarin asentaminen on suoritettu Haukiputaan Veden verkostoinsinööri Jukka Sorviston ja Oulun Veden verkostoinsinööri Tero Kilpeläisen toimesta kaikissa mittauskohteissa. Anturit asennettiin putken ulkopinnalle klo 2 kohdalle tai klo 2 ja klo 8 kohdalle putken yläosassa mahdollisesti esiintyvän ilman vaikutuksen minimoimiseksi. Mitattavaan aineeseen liittyvät parametrit (esim. lämpötila, vedenlaatu) ovat olleet kaikissa kohteissa samat. Lisäksi putken karheus on oletettu samaksi. Ultraäänimittari ei suoranaisesti mittaa ilmapitoisuutta, mutta suuremmat ilmapitoisuudet heikentävät signaalin voimakkuutta. Mikäli ilmaa on paljon, mittaus voi ajoittain keskeytyä Vertailumittauksen periaate Vertailumittauksissa on kiinteän virtausmittarin rinnalle asennettu Fluxusultraäänimittari. Vertailumittari on pyritty asentamaan virtausolosuhteiltaan mahdollisimman hyvään paikkaan. Kaikissa kohteissa vertailumittaria ei ole pystytty sijoittamaan yhtä hyvään paikaan kuin kiinteä mittari on asennettu. Vertailumittaus käsittää yhden mittausjakson. Mittaukset ovat pääsääntöisesti kestäneet noin viikon. Kiinteän mittarin järjestelmään tallentuneita tuntivirtaamia on verrattu vertailumittarin tuntivirtaamiin, joiden osalta on laskettu virtaamaero. Tässä tapauksessa ei voida olettaa, että vertailumittari näyttää absoluuttisesti oikeaa virtaamaa. Vertailumittarin asennuspaikassa on pääsääntöisesti samat ongelmat kuin kiinteällä mittarilla. Vertailumittarin ja kiinteän mittarin virtaamaeron ollessa kohtuullisen iso voidaan kuitenkin kiinteän mittauksen luotettavuutta pitää epävarmana. 6.4 Mittauskohteiden dokumentointi Vertailumittaukset on tehty kesän 2010 ja kevään 2011 välisenä aikana. Vertailumittausten yhteydessä on kirjattu putkisto- ja mittaritiedot sekä valokuvattu kohteet. Häiriöttömät putkietäisyydet on mitattu mittarin laipoista.

10 7 VERTAILUMITTAUSKOHTEET Ylikiimingin mittauskaivo, Ylikiiminki-Kiiminki siirtoviemäri Ylikiimingin mittauskaivo sijaitsee Ylikiiminki-Kiiminki siirtoviemärissä Oulun ja Kiimingin rajalla. Mittauskaivo on välittömästi pumppaamon jälkeen. Suunnitelmapiirustusten mukaan mittauskaivon ja pumppaamon välinen etäisyys on 6,5 m. Kohteessa mitataan Ylikiimingin jätevesimäärä. Mittauskaivosta vastaa Oulun Vesi. Paineputki on rakennettu putkella PVC Mittauskaivon kohdalla paineputki on suunniteltu 2 % nousevaksi. Mittauskaivonkaivon jälkeen paineputki on suunnitelmien mukaan loivasti laskeva. Virtaamatieto tallentuu Kiimingin Veden sekä Ervastinrannan keskuspuhdistamon järjestelmiin. Mittausjärjestelyt: betonirengaskaivo Ø 1 200, rak. v virtausmittari Danfoss Magflo Mag 2500 DN100, asennettu v vaaka-asennus suora etäisyys ennen mittaria olevaa suoraa etäisyyttä ei pystytty mittaamaan, arviolta riittävä mittarin jälkeen 460 mm paineputki PVC Suunnitelmien mukaan häiriötön putkiosuus ennen mittaria on noin 600 mm. Häiriöttömät putkiosuudet ovat vähimmäisvaatimusten mukaiset. Kuva 2.Ylikiimingin mittauskaivo. Mittaria ei ole huollettu säännöllisesti. Toiminta-aikana mittaria on korjattu kerran. Tarkistusmittaus on tehty aikaisemmin v.2010.

11 Tämän työn yhteydessä vertailumittaus tehtiin Pvm ja aika Pumpun 1 käyntiaika (h) Pumpun 2 käyntiaika (h) Danfoss (m 3 ) Fluxus-mittari (m 3 ) klo 13: , klo 12: erotus 23, Virtaama (m3/h) 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 2:00 2:00 2:00 Fluxus (m3/h) 2:00 2:00 Ylikiiminki_Ervastinranta (m3/h) 2:00 2:00 2:00 2:00 Kuva 3. Ylikiimingin kiinteän mittarin ja vertailumittarin tuntivirtaamat jaksolla Kiinteän mittarin tuntivirtaamina on käytetty Ervastinrannan keskuspuhdistamon järjestelmän virtaamatietoja. Kiinteän mittarin virtaamat ovat olleet tuntivirtaamien perusteella 8,5 %:ia suuremmat kuin vertailumittarin. Kuvan 3 perusteella virtaamaero on suurimmillaan pienillä virtaamilla. 1,4 1,2 Virtausnopeus (m/s) 1 0,8 0,6 0,4 0, ,2 Mittaushavainnot Kuva 4. Vertailumittarin virtausnopeudet mittausjaksolla

12 Vertailumittarin virtausnopeudet ovat vaihdelleet negatiivisesta 1,4 m/s. Huomattavan suuri osa virtausnopeushavainnoista on alle 0,2 m/s. Virtausnopeuksien keskiarvo on jaksolla noin 0,3 m/s. Fluxus-mittari on tallentanut ajoittain negatiivisia virtaamia. Mittausjakson jälkeen takaiskuventtiilit on puhdistettu Kiimingin mittauskaivo, Kiiminki-Haukipudas siirtoviemäri Kiimingin mittauskaivo sijaitsee Kiiminki-Haukipudas siirtoviemärissä. Siinä mitataan Kiimingin ja Ylikiimingin jätevesimäärä. Mittauskaivosta vastaa Kiimingin Vesi. Mittauskaivo sijaitsee Kiimingin ja Haukiputaan kuntarajan läheisyydessä. Mittauskaivo on rakennettu paineputken PVC315-6 loppuosaan. Paineputken loppupää on suunnitelmien mukaan vajaan 40 metrin päässä mittauskaivosta. Mittauskaivon kohdalla paineputki on suunniteltu voimakkaasti nousevaksi. Pumppaamo sijaitsee noin 3,3 km etäisyydellä mittauskaivosta. Pumppaamon ja mittauskaivon välisellä johto-osalla on 4 ilmanpoistokaivoa, joissa on asennettu yksitoimiset ilmapoistoventtiilit. Paineputken korkein kohta sijaitsee pumppaamon jälkeen. Paineviemäriin on liitetty pienpumppaamoja kpl. Pienpumppaamot on rakennettu pääosin 2000-luvulla. Pienpumppaamoita ei sijaitse välittömästi mittauskaivon läheisyydessä. Mittausjärjestelyt: lasikuitukaivo Ø 3 000, rak v virtausmittari Euromag MC 108 DN200, asennettu v vaaka-asennus suora etäisyys ennen mittaria 900 mm mittarin jälkeen 460 mm paineputki PVC Suoraosuudet ovat vähimmäisvaatimusten mukaiset. Virtausmittauksen tiedot tallentuvat Kiimingin Veden ja Ervastinrannan keskuspuhdistamon järjestelmiin. Tämän työn yhteydessä vertailumittaukset tehtiin

13 11 Kuva 5. Kiimingin mittauskaivossa Fluxus-mittari asennettuna. Pvm ja aika Sähkömittarin lukema (kwh) Euromag (m 3 ) Fluxus-mittari (m 3 ) klo 15: klo 7: erotus Koko jakson virtaamien perusteella kiinteän mittarin virtaamat ovat olleet 3,3 %:ia pienemmät kuin vertailumittarin virtaamat.

14 12 100,0 90,0 80,0 Virtaama (m3/h) 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 Fluxus (m3/h) Kiiminki_Ervastinranta (m3/h) Kuva 6. Kiinteän mittarin ja vertailumittarin tuntivirtaamat Kiinteän mittarin virtaamatiedot (kuva 6) ovat Ervastinrannan keskuspuhdistamon järjestelmästä. Tuntivirtaamien perusteella kiinteän mittarin virtaamat ovat keskimäärin 3,5 %:ia pienemmät kuin vertailumittarin. 1,4 1,2 Virtausnopeus (m/s) 1 0,8 0,6 0,4 0, Mittaushavainto Kuva 7. Fluxus-mittarin mittaustietojen perusteella piirretty jakautuma virtausnopeuksista. Havaintojen keskiarvokäyrä punaisella. Vertailumittarin virtausmittaustietojen perusteella havainnoissa suuri osa on pieniä virtaamia. Mittausjaksolla keskimääräinen virtausnopeus on ollut 0,42 m/s. Suurimman virtausnopeuden ollessa 1,34 m/s.

15 Mittauskaivon toiminnassa on ilmennyt ongelmia v jälkeen. Käyttöönoton alkuvuosina mittari on toiminut ongelmitta. Virtausmittari on uusittu kaksi kertaa. Kohteessa on ollut ongelmana, että mittarit toimivat vain vähän aikaa uusimisen jälkeen. Mittarin ollessa jonkin aikaa käytössä virtaamat ovat alkaneet pienenemään. Muutos virtaamissa on ajanmittaan kasvanut huomattavan suureksi. Virtausnopeudet mittarissa ovat alhaiset, mikä osaltaan altistaa mittarin liettymiselle. Painejohdon profiili on liitteenä 1. Paineviemärin suunnitelmien mukaisen profiilin perusteella lappo ei ole kovin todennäköinen, mutta se on tietyissä tilanteissa mahdollinen; pumppaamon vesipinnan noustessa korkealle ja pumppaamon pysähtyessä. Mittausta voi häiritä myös viemärikaasujen kertyminen mittaria ennen olevaan supistuskartioon Limingan ja Lumijoen jätevesien mittauspiste, Lakeuden keskuspuhdistamo Limingasta ja Lumijoelta johdettavien jätevesien mittaus on Lakeuden Keskuspuhdistamolla. Jätevedet johdetaan puhdistamolle Halmeen pumppaamolta. Paineputkeen välille on liitetty 2 pienpumppaamoa. Lisäksi paineputkeen johdetaan Tupoksen Kaakisen pumppaamon jätevedet. Puhdistamolle tuleva paineputki on rakennettu putkella PEH (n. 3,7 km). Paineviemäri on suunniteltu alkuosalla loivasti laskevaksi. Halmeen pumppaamolla on tasolla Paineputken purkukohta on suunnitelmissa tasolla +0,9. Paineputki on alun perin suunniteltu toimivaksi lappoperiaatteella. Puhdistamorakennuksen ulkopuolella putki supistuu DN 250 DN 150. Virtausmittari sijaitsee nousevassa putkessa aivan paineputken loppupäässä. Mittarin toiminnasta vastaa Limingan Vesihuolto Oy. Mittausjärjestelyt: Lakeuden keskuspuhdistamon tulopumppaamon yhteydessä, rak. v virtausmittari Siemens MAG 5100 V DN 150, asennettu v pystyasennus, nouseva virtaussuunta suora etäisyys ennen mittaria 620 mm mittarin jälkeen 440 mm paineputki PEH 200 Mittarin suoraosuus ennen mittaria alittaa jonkin verran minimivaatimuksen. Mittarin oletuksena on mittaus yhteen suuntaan. Mittausväli on m 3 /h. Virtausmittaria on huollettu säännöllisesti kerran vuodessa. Vertailumittaus on tehty v. 2010, jolloin ero on ollut ero +3,5 %. Vertailumittaus tehdään vuosittain. Tähän selvitykseen liittyen vertailumittaus kohteessa on suoritettu Vertailumittauksessa mittausolosuhteet olivat sellaiset, etteivät vertailumittarin suorat osuudet olleet riittävät.

16 14 Kuva 8. Limingasta johdettavien jätevesien mittauspiste Lakeuden keskuspuhdistamolla. Pvm ja aika Siemens (m 3 ) Fluxus-mittari (m 3 ) klo 13: , klo 14: ,95 erotus ,34 Mittausjakson kokonaisvirtaaman perusteella kiinteän mittarin virtaama on ollut 14,3 %:ia suurempi kuin vertailumittarin virtaama.

17 15 120,0 100,0 Virtaama (m3/h) 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 2:00 2:00 2:00 2:00 2:00 2:00 2:00 2:00 Fluxus (m3/h) Liminka_Lakeus (m3/h) Kuva 9. Kiinteän mittarin ja vertailumittarin tuntivirtaamat. Mittausjaksolla kiinteän mittarin virtaamat ovat olleet tuntivirtaamien perusteella 14 %:ia suuremmat kuin vertailumittarin virtaamat. Isommilla virtaamilla (> 60 m 3 /h) ero mittarien virtaamissa on suurempi kuin pienillä virtaamilla. 1,8 1,6 1,4 Virtausnopeus (m/s) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Mittaushavainnot Kuva 10. Vertailumittausjaksolla havaitut virtausnopeudet. Vertailumittarin virtaamatietojen perusteella veden virtaus on ollut pysähdyksissä maksimissaan 2-5 minuutin mittaisia jaksoja. Suurimmat havaitut virtausnopeudet ovat olleet noin 1,6 m/s. Pieniä virtausnopeushavaintoja on paljon, joten keskimääräinen virtausnopeus on noin 0,5 m/s.

18 7.4 Lumijoen mittauskaivo, Lumijoki-Liminka siirtoviemäri 16WWE0549 Lumijoen jätevedet pumpataan tasausaltailta paineviemäriin. Jäteveden mittauskaivo sijaitsee tasausallasalueella paineputken alkupäässä. Lumijoen lähtöpumppaamolta jätevedet pumpataan PEH110-6 paineputkella (n. 2,6 km) Hirvasniemen pumppaamolle. Paineputki on suunniteltu osittain lappoperiaatteella toimivaksi. Suunnitelmien mukaan paineputkella ei ole geodeettista korkeuseroa. Mittauskaivon toiminnasta vastaa Lumijoen Vesi Oy. Mittausjärjestelyt: betonirengaskaivo Ø1 500 rak. v virtausmittari DN 80, asennettu 2010 (ukkonen rikkonut edellisen mittarin) vaaka-asennus suora etäisyys ennen mittaria 375 mm mittarin jälkeen 170 mm paineputki PEH Mittarin vertailumittaus on tehty v Mittarin suoraosuudet ovat lähes vähimmäisvaatimusten mukaiset. 16 Tähän selvitykseen liittyen kohteessa on tehty vertailumittaukset Kuva 11. Lumijoen mittauskaivo. Pvm ja aika Pumppu 1 (h) Pumppu 2 (h) Virtausmittari (m 3 ) Fluxus-mittari (m 3 ) klo 15: , , , klo 14: , , ,500 erotus 20,16 14,

19 17 Virtaama (m3/h) 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 17:00 5:00 17:00 5:00 17:00 5:00 17:00 5:00 17:00 5:00 17:00 5:00 17:00 5:00 17:00 5:00 Kuva 12. Kiinteän mittarin ja vertailumittarin tuntivirtaamat jaksolla Fluxus (m3/h) Lumijoki (m3/h) Kiinteän virtausmittarin tuntivirtaamina on käytetty Lakeuden keskuspuhdistamon järjestelmän virtaamatietoja. Mittausjakson tuntivirtaamien perustella kiinteän mittarin virtaamat ovat olleet 3,3 %:ia vertailumittarin virtaamia suurempia. Vertailumittarin toiminnassa on ollut mittausjaksolla ajoittain häiriötä. 1 0,8 Virtausnopeus (m/s) 0,6 0,4 0,2 0-0, Mittaushavainnot Kuva 13. Virtausnopeushavainnot vertailumittausjaksolla

20 7.5 Oulunsalon mittauskaivo, Oulunsalo-Kempele siirtoviemäri 16WWE0549 Jäteveden mittaus tapahtuu Oulunsalon tasausaltaalla. Siellä mitataan Oulunsalon ja Hailuodon jätevedet. Tasausaltaalle on rakennettu uusi mittauskaivo v Mittauskaivo sijaitsee lähtöpumppaamon jälkeen paineputken alkupäässä. Paineputki on mittauskaivon jälkeen putkikokoa PEH Mittauskaivon toiminnasta vastaa Oulunsalon Vesihuolto Oy. 18 Mittausjärjestelyt: virtausmittari suora etäisyys mittauskaivo (PAVE) Ø 1540, rak. v Siemens Magflow 5100 W DN 200, asennettu v vaaka-asennus kaivossa ennen mittaria 675 mm, jälkeen 460 mm Virtausmittari on tarkistettu Suunnitelmapiirustusten mukaan häiriöttömät putkiosat ulottuvat kaivon ulkopuolelle ja ovat vähimmäisvaatimusten mukaiset. Kuva 14. Oulunsalon mittauskaivo. Vertailumittaus on suoritettu Vertailumittarin tuntivirtaamat ovat rekisteröityneet väliseltä ajalta.

21 19 Virtaama (m3/h) 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 21:00 3:00 9:00 15:00 21:00 3:00 9:00 15:00 21:00 3:00 9:00 15:00 21:00 3:00 9:00 15:00 21:00 3:00 9:00 15:00 21:00 3:00 9:00 15:00 21:00 3:00 Kuva 15. Kiinteän mittarin ja vertailumittarin tuntivirtaamat jaksolla Fluxus (m3/h) Oulunsalo (m3/h) Kiinteän mittarin tiedot ovat Lakeuden Keskuspuhdistamon järjestelmästä. Jakson tuntivirtaamien perusteella kiinteän mittarin virtaama oli 1,2 %:ia pienempi kuin vertailumittarin virtaama. Virtausnopeus (m/s) 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Mittaushavainto Kuva 16. Vertailumittarin virtausnopeudet. Oulunsalosta jätevedet pumpataan pääosin yöaikaan. Tästä syytä päiväajan virtaamat ja virtausnopeudet ovat 0. Pumppujen käydessä virtausnopeudet vaihtelevat 1-1,3 m/s. Mittauskohteessa on havaittavissa pienillä virtausnopeuksilla lappoilmiötä.

22 7.6 Muhoksen Tuohinonojan mittauskaivo, Oulujokivarren siirtoviemäri 16WWE0549 Tuohinonojan mittauskaivo sijaitsee Muhos Oulu siirtoviemärissä välittömästi Tuohinonojan pumppaamon läheisyydessä. Kaivolla mitataan Muhoksen suunnasta Ouluun johdettava jätevesimäärä. Mittauskaivon toiminnasta vastaa Muhoksen Vesihuolto Oy. Pumppaamon yhteydessä on Tuohinionojan tasausallas. Tasausaltaaseen ei normaalitilanteessa varastoida vettä. Tuohinonojan pumppaamolta lähtevä paineputki PEH315-6 on 950 metriä pitkä. 20 Mittausjärjestelyt: virtausmittari suora etäisyys lasikuitukaivo Magflow 3100 neoprenvuoraus (vastaanotin Siemens Mag 5000) DN200, asennettu v vaaka-asennus ennen mittaria 700 mm mittarin jälkeen 600 mm Häiriötön suoraosuus ennen mittaria ei täytä vähimmäisvaatimusta. Vertailumittaukset tehtiin Kuva 17. Tuohinonojan mittauskaivo. Pvm ja aika Virtaus mittari (m 3 ) Fluxus-mittari (m 3 ) klo 11: klo 12: erotus

23 Vertailumittausjakson kokonaisvirtaaman perusteella kiinteän virtausmittarin virtaama on 8,4 %:ia suurempi kuin Fluxus-mittarin ,00 120,00 Virtaama (m3/h) 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 13:00 19:00 1:00 7:00 13:00 19:00 1:00 7:00 13:00 19:00 1:00 7:00 13:00 19:00 1:00 7:00 13:00 19:00 1:00 7:00 13:00 19:00 1:00 7:00 Kuva 18. Kiinteän ja vertailumittarin tuntivirtaamat jaksolla Fluxus (m3/h) Muhos (m3/h) Kuvassa 18 on Tuohinonojan kiinteän mittarin ja vertailumittarin tuntivirtaamat. Tuohinonojan mittarin tiedot kirjautuvat Muhoksen Vesihuollon ja Oulun Veden järjestelmiin. Kiinteän mittarin virtaamat ovat Muhoksen Vesihuollon järjestelmästä. Tietojen siirrossa Oulun Veden järjestelmään oli tuolloin ongelmia. Keskimääräisten tuntivirtaamien perusteella kiinteän mittarin virtaamat ovat 8,1 %:ia suuremmat kuin vertailumittarin virtaamat.

24 22 1,8 1,6 1,4 Virtausnopeus (m/s) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0-0, Virtaamahavainnot Kuva 19. Vertailumittarin virtaamahavaintojen perusteella lasketut virtausnopeudet. Mittauskaivolla on vertailumittausten aikana takaiskuventtiili ollut rikki. Se näkyy mittaustuloksissa negatiivisina virtausnopeuksina. 7.7 Tyrnävän Murron mittauspiste, Tyrnävä-Kempele siirtoviemäri Tyrnävän jätevedet mitataan Murron pumppaamolla. Virtausmittari on asennettu pumppaamokaivoon pumpuilta lähtevään painejohtoon. Paineputken (M160-6,3) pituus on noin 6,3 km. Mittauskaivosta vastaa Tyrnävän Vesihuolto Oy. Mittausjärjestelyt: virtausmittari suora etäisyys lasikuitupumppaamokaivo Ø 1600 rak.v Siemens Mag 5100 V, DN100 asennettu v pysty asennus ennen mittaria mm mittarin jälkeen 0 mm, mittarin jälkeen on käyrä putkessa Ennen mittaria häiriötön putkiosuus on riittävä, mutta mittarin jälkeen suoraa putkiosuutta ei ole ollenkaan. Vertailumittaukset suoritettiin Vertailumittari on asennettu paineputkeen kiinteän mittarin alapuolelle. Vertailumittarin molemmilla puolilla on suorat putkiosuudet.

25 23 Kuva 20. Virtausmittaus Murron pumppaamolla. Pvm ja aika Pumppu 1 (kwh) Pumppu 2 (kwh) Siemens Mag (m 3 ) Fluxus-mittarin lukema (m 3 ) klo 14: , , , , klo 13: , , , ,504 erotus 130,36 132, , ,64 Koko mittausjakson virtaamien perusteella kiinteän mittarin virtaama oli 6,5%:ia suurempi kuin vertailumittarin. 35,0 30,0 Virtaama (m3/h) 25,0 20,0 15,0 10,0 Fluxus (m3/h) Murto (m3/h) 5,0 0,0 21:00 23:00 1:00 3:00 5:00 7:00 9:00 11:00 13:00 Kuva 21. Kiinteän mittarin ja vertailumittarin tuntivirtaamat

26 Vertailumittarin tuntivirtaamat ovat tallentuneet mittausjaksolla vain vajaan vuorokauden ajalta Mittausten keskeytyminen on tod.näk. aiheutunut pumppujen putkistoon aiheuttamasta tärinästä. Tuntivirtaamien perusteella kiinteän mittarin virtaamat olivat 5,7 %:ia suuremmat kuin Fluxus-mittarin. 24 1,4 1,2 Virtausnopeus (m/s) 1 0,8 0,6 0,4 0, Kuva 22. Virtausnopeushavainnot jaksolla Virtausnopeudet vaihtelivat 0-1,2 m/s välillä. Pumppaus on ollut välillä pysähdyksissä. 7.8 Utajärven Pällin mittauskaivo, Oulujokivarren siirtoviemäri Pumppaamolla mitataan Utajärveltä ja Rokualta Muhokselle pumpattavat vedet. Rokuan jätevedet pyritään pumppaamaan pääasiassa öisin. Mittarin toiminnasta vastaa Utajärven vesihuoltolaitos. Virtausmittari on sijoitettu lasikuitupumppaamon yläpuolella sijaitsevaan huoltorakennukseen. Pumpuilta vesi johdetaan kolmella paineputkella, jotka yhdistyvät huoltorakennuksessa yhdeksi putkeksi. Virtausmittari on sijoitettu huoltorakennuksessa alaspäin olevaan paineputken osaan. Pumppaamolta lähtevä paineviemäri on rakennettu putkella PEH 200-6,3. Paineputken pituus on 7,8 km. Paineputken alkuosalla noin 850 m matkalla paineputken profiili on suunniteltu nousevaksi. Mittausjärjestelyt: lasikuitupumppaamon päällä oleva huoltorakennus, rak. v virtausmittari Siemens DN 100, v.2004 pysty asennus, laskevassa putkessa suora etäisyys ennen mittaria 500 mm mittarin jälkeen 720 mm +pumppaamosäiliössä oleva suora putkiosuus Häiriöttömät putkiosuudet ovat vähimmäisvaatimusten mukaiset.

27 Virtausmittaria ei ole huollettu eikä vertailumittauksia ole aikaisemmin tehty. 25 Kuva 23. Virtausmittaus Pällin pumppaamolla Vertailumittaus Pällin pumppaamolla on suoritettu Vertailumittarin tuntivirtaamat ovat tallentuneet kuitenkin vain väliseltä ajalta. Pällin mittauskaivon virtaamatiedot tallentuvat Utajärven vesihuoltolaitoksen, Muhoksen Vesihuolto Oy:n ja Oulun Veden järjestelmiin. Oulun Veden järjestelmään kirjautuneet tuntivirtaamat ko. jaksolta ovat olleet huomattavasti paljon suuremmat kuin Fluxus-mittarin virtaamat. Pumppaamon kiinteän virtausmittarin tuntivirtaamina on käytetty Muhoksen Vesihuolto Oy:n järjestelmään tallentuneita tietoja. Pvm ja aika Siemens (m 3 ) Fluxus-mittari (m 3 ) klo 14: , klo 15: ,5 erotus Koko vertailumittausjaksolla kiinteän virtausmittarin virtaama oli 7,2 %:ia suurempi kuin Fluxus-mittarin lukema välisenä aikana tuntivirtaamien perusteella laskettuna kiinteän mittarin virtaama oli 7,4 %:ia suurempi kuin vertailumittarin virtaama.

28 26 2 1,6 Virtausnopeus (m/s) 1,2 0,8 0, Mittaushavainnot Kuva 24. Fluxus-mittarin virtausnopeudet mittausjaksolla Pällin pumppaamolla pumput ovat suhteellisen pitkiä aikoja pysähdyksissä. Tästä johtuen jaksolla on rekisteröity paljon 0- nopeuksia. 40,0 35,0 30,0 Virtaama (m3/h) 25,0 20,0 15,0 10,0 Fluxus (m3/h) Utajärvi_Muhos (m3/h) 5,0 0,0 2:00 8:00 20:00 2:00 8:00 20:00 2:00 8:00 Kuva 25. Pällin kiinteän virtausmittarin ja Fluxus-mittarin tuntivirtaamat jaksolla Hailuodon siirtoviemärin mittauskaivot Hailuodon siirtoviemärissä on virtaaman mittaukset vesistönalitusten molemmissa päissä. Vertailumittaria ei ollut mahdollista asentaa kumpaankaan mittauskaivoon.

29 Huikussa mittauskaivo on välittömästi pumppaamon jälkeen. Oulunsalon Riutussa mittauskaivo on ennen pumppaamoa. Paineviemäri on rakennettu molemmissa mittauskaivoissa muoviputkella mittarille asti. Myöskään Huikun lähtöpumppaamolla ei ole sellaista kohtaa putkistossa, johon mittarin olisi voitu kiinnittää. 27 Kuva 26. Huikun mittarikaivo Lakeuden keskuspuhdistamon lähtevän veden mittaus Vertailumittaus tehtiin laitokselta lähtevän veden mittauksessa. Jälkiselkeytyksestä vesi johdetaan lähtölaatikosta putkeen. Virtausmittaus sijaitsee lähtölaatikon alapuolella olevassa putkikanaalissa. Kiinteä virtausmittari on kiinnitetty molemmin puoliin pitkiin supistuskartioihin. Mittausjärjestelyt: virtausmittari suora etäisyys putkikanaali Siemens Magflo Mag 5100W DN200, asennettu v vaaka-asennus ennen mittaria 0 mm mittarin jälkeen 0 mm Häiriöttömiä putkiosuuksia ei ole mittarin yhteydessä. Mittarin molemmilla puolilla on pitkät supistuskartiot. Asennus on mittaritoimittajan standardien mukainen. Mittari mittaa yhteen suuntaan, mittausväli m 3 /h.

30 28 Kuva 27. Lakeuden Keskuspuhdistamolta lähtevän veden mittaus. Vertailumittaus tehtiin Koko mittausjakson virtaaman perustella kiinteän mittarin virtaama on ollut 4,3 %:ia pienempi kuin Fluxus-mittarilla mitattu. Pvm ja aika Virtausmittari (m 3 ) Fluxus-mittarin lukema (m 3 ) klo 16: klo 13: erotus

31 29 350,0 300,0 Virtaama (m3/h) 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 16:00 4:00 Fluxus (m3/h) Lakeus (m3/h) Kuva 28. Lakeuden puhdistamolta lähtevä tuntivirtaama kiinteällä mittarilla ja Fluxus-mittarilla jaksolla Fluxus-mittari on ollut kiinnitettynä DN 350-putkeen. Vertailumittarin virtausnopeudet ovat olleet keskimäärin 0,6-0,7 m/s. Keskimääräisten tuntivirtaamien perusteella kiinteä mittari näyttää 5,2 %:ia vähemmän kuin vertailumittarina käytetty Fluxus-mittari. 1,2 1 Virtausnopeus (m/s) 0,8 0,6 0,4 0, Kuva 29. Fluxus-mittarin virtausnopeudet.

32 30 3,5 3 Virtausnopeus (m/s) 2,5 2 1,5 1 0, Kuva 30. Kiinteän virtausmittarin laskennalliset virtausnopeudet. Lähtevän veden mittauksessa virtausnopeudet ovat keskimäärin olleet 1,5-2,0 m/s. Kiinteän mittarin virtausnopeudet ovat laskennallisia. Lähtevän veden mittauksessa vertailumittari on ollut asennettuna DN 350 putkeen ja kiinteä mittari on kokoa DN Ervastinrannan keskuspuhdistamo Ervastinrannan puhdistamolle Simppulan pumppaamolta tulevan jätevesimäärän mittauksena on putken pintaan asennettu ultraäänimittari. Mittausjärjestelyt: virtausmittari suoraetäisyys maanalainen putkistotila Flexim Fluxus ADM 5107, ultraäänimittari asennettu v putki DN 400 ennen mittaria >1700 mm mittarin jälkeen mm Häiriöttömät putkiosuudet ovat mittarin jälkipuolella alle minimietäisyyksien.

33 31 Kuva 31. Ervastinrannan puhdistamolle Simppulan pumppaamolta tulevan jätevesimäärän mittaus. Vertailumittaus tehtiin Koko mittausjakson virtaaman perusteella kiinteän mittarin virtaama on ollut 6,3 % suurempi kuin Fluxus-mittarilla mitattu. Pvm ja aika Virtausmittari (m 3 ) Fluxus-mittarin lukema (m 3 ) klo 10: klo 13: erotus

34 Virtaama (m3/h) :00 17:00 23:00 5:00 11:00 17:00 23:00 5:00 11:00 Fluxus (m3/h) 17:00 23:00 5:00 11:00 17:00 Ervasti_Simppula (m3/h) 23:00 5:00 11:00 17:00 23:00 5:00 11:00 17:00 23:00 5:00 11:00 Kuva 32. Kiinteän mittarin ja Fluxus-mittarin tuntivirtaamat jaksolla Keskimääräisten tuntivirtaamien perusteella kiinteä mittari näyttää 6,4 %:ia enemmän kuin vertailumittarina käytetty Fluxus-mittari. Virtausnopeudet ovat vaihdelleet 0,1-0,5 m/s; keskimääräisen virtausnopeuden ollessa hieman alle 0,3 m/s. 0,6 0,5 Virtausnopeus (m/s) 0,4 0,3 0,2 0, Kuva 33. Fluxus-mittarin virtausnopeudet.

35 8 YHTEENVETO VERTAILUMITTAUKSEN TULOKSISTA 16WWE0549 Virtausmittareiden voidaan todeta toimivan hyvin, mikäli ero mittareiden virtaamissa on alle 3 %. Oulunsalon mittauskaivolla virtaamaero oli kaikkein pienin 1,2 %. Virtausnopeudet ovat pääsääntöisesti 1-1,3 m/s. Mittauskaivolla häiriöttömät putkiosuudet ovat vähimmäisvaatimusten mukaiset. Kiimingin mittauskaivolla ja Lumijoen mittauskaivolla ero virtaamissa oli 3 %:n luokkaa. Lumijoella keskimääräinen virtausnopeus on alhainen noin 0,3 m/s. Kiimingissä keskimääräinen virtausnopeus on vain hieman isompi (0,4 m/s). Lakeuden keskuspuhdistamon lähtevän veden mittauksessa on ollut mittareiden välillä noin 5 %:in ero. Kiinteä mittari on asennettu loivien supistuskartioiden väliin. Mittarin virtausnopeudet ovat hyvät. Vertailumittari on ollut asennettuna suurempaan putkeen, jossa häiriötön putkiosuus jää kuitenkin melko lyhyeksi. Vertailumittarin virtausnopeudet ovat olleet valtaosin 0,6-0,8 m/s. Tyrnävän Murron mittauskaivolla ero virtaamissa oli lähes 6 %:ia. Mittarin virtausnopeudet ovat hyvällä alueella, mutta heti mittarin jälkeen oleva 90 -käyrä aiheuttaa häiriön virtausprofiiliin. Vertailumittarin molemmilla puolilla on ollut suorat putkiosuudet, mutta pumput aiheuttavat häiriötä molempien mittareiden virtausprofiileihin. Ervastinrannan puhdistamolla ero Simppulan pumppaamolta tulevan paineputken virtaamissa oli 6 %:ia. Virtausnopeudet olivat alhaisia; keskiarvon ollessa alle 0,3 m/s. Putken suoraosuudet ovat mittarin jälkipuolella alle minimivaatimusten. Utajärven Pällin mittauskaivolla virtausmittari on asennettu alaspäin menevään putkeen. Myös vertailumittari on ollut laskevassa putkessa. Virtausmittausten ero oli 7,4 %. Virtausnopeudet ovat pääsääntöisesti yli 1,0 m/s. Muhoksen Tuohinonojan mittauskaivossa virtausmittari on sijoitettu mittauskaivon yläosaan. Mittareiden välillä ero oli 8 %. Keskimääräinen virtausnopeus on 0,7 m/s. Mittarin tulopuolella suora putkiosuus ei täytä minimivaatimusta. Vertailumittarin ja kiinteän mittarin virtausolosuhteissa ei ole todennäköisesti merkittävää eroa. Ylikiimingin mittauskaivolla ero mittareiden virtaamissa oli 8,5 %. Kohteessa esiintyy paljon pieniä virtausnopeuksia. Suurimpien virtausnopeuksien ollessa 1,4 m/s. Mittauskaivo sijaitsee pumppaamon välittömässä läheisyydessä. Mittauskaivossa ei ole merkittäviä virtaushäiriöitä aiheuttavia tekijöitä. Vertailumittari on rekisteröinyt paljon negatiivisia virtaushavaintoja. Limingan jätevesien mittauspisteessä Lakeuden keskuspuhdistamolla ero mittareiden virtaamissa oli suuri. Vertailumittari on jouduttu sijoittamaan virtausolosuhteiltaan huonompaan paikkaan kuin kiinteä mittari. Vertailumittari on sijainnut lähellä 90 - käyrää, mikä heikentää mittauksen luotettavuutta. 33

36 34 Taulukko 1. Kiinteiden mittareiden virtausnopeudet sekä keskimääräinen tuntivirtaamien ero vertailumittariin verrattuna. Kohde Mittari Virtausnopeuden vaihteluväli (m/s) Ylikiimingin mittauskaivo Kiimingin mittauskaivo Limingan mittauspiste Lakeuden kp Lumijoen mittauskaivo Oulunsalon mittauskaivo Muhoksen Tuohinonojan mittauskaivo Tyrnävän Murron mittauspiste Utajärven Pällin mittauskaivo Lakeuden kp, lähtevä virtaama Ervastinrannan kp, laitokselle tuleva virtaama magneettinen virtausmittari, DN100 magneettinen virtausmittari, DN200 magneettinen virtausmittaus, DN150 magneettinen virtausmittari, DN80 magneettinen virtausmittari, DN200 magneettinen virtausmittari, DN200 magneettinen virtausmittari, DN100 magneettinen virtausmittari, DN100 magneettinen virtausmittari, DN 200 ultraäänimittaus, DN 400 Virtausnopeuden keskiarvo (m/s) Virtaamaero (%) -0-1,4 0,3 +8,5 0-1,3 0,4-3,5 0-1,6 0,5-0, ,1-0,9 0,3 +3,3 1,0-1,4 1-1,3-1,2 0-1,5 0,7 +8,1 0-1,2 0,6 +5,7 0-1,8 1,1-1,8 +7,4 1-2,5 1,5-1,9-5,2 0,1-0,5 0,3 +6,4 9 VERTAILUMITTAUKSIIN LIITTYVÄT EPÄVARMUUDET Ultraäänimittarin vaatimukset mittausolosuhteille ovat pääsääntöisesti samat kuin magneettisella virtausmittarilla. Vertailumittaria ei ole kaikissa kohteissa pystytty sijoittamaan virtausolosuhteiltaan yhtä hyvään paikkaan kuin kiinteä mittari on asennettu. Vertailumittarin ei voida olettaa näyttävän absoluuttisesti oikeaa virtaamaa, koska useissa kohteissa mittausolosuhteet eivät ole suositusten mukaiset. Pienillä virtausnopeuksilla ultraäänimittarin mittaustarkkuuden pitäisi olla magneettista virtausmittaria parempi. Tämä havaittiin käytännössä Kiimingin mittauskaivolla, jossa vertailumittari mittasi pientä virtaamaa, mutta samanaikaisesti kiinteä mittari ei havainnut virtaamaa. Magneettisen virtausmittarin toimiessa suosituksen mukaisilla virtausnopeuksilla tarkkuudessa ei pitäisi olla merkittäviä eroja. Vertailumittarin tietojen tallentamisessa on ollut katkoja. Katkojen arvioidaan johtuvan mm. pumppujen putkistoon aiheuttamasta tärinästä. Lisäksi mittauksen pätkiminen voi viitata ilman kerääntymiseen mittauskohtaan. Mikäli paineputkessa on ilmaa, virheen pitäisi olla samaa luokkaa riippumatta siitä, käytetäänkö magneettista virtausmittaria vai ultraäänimittaria.

37 10 VIRTAUSMITTAUSTEN TOIMIVUUTEEN VAIKUTTAVIA TEKIJÖITÄ Yleistä 35 Virtausmittauksen luotettavuuden kannalta on oleellista, että itse mittalaite toimii oikealla tavalla. Vähintään yhtä tärkeää on se, ettei asennuspaikka aiheuta häiriötä mittarin toimintaan. Mikäli virtausmittauksessa on ilmennyt ongelmia, ensisijainen korjaustoimenpide on usein ollut uuden mittarin vaihto. Mittausvirhettä ei ole yleensä ensimmäisessä vaiheessa lähdetty etsimään mittausolosuhteista. Mittausolosuhteet välittömästi virtausmittarin läheisyydessä ovat yleensä tarkistettavissa. Mutta siirtoviemäreiden osalta paineputken profiili voidaan arvioida yleensä vain suunnitelma-aineiston perusteella. Virtausnopeudet Pääosassa vertailumittauskohteista virtausnopeudet olivat alhaiset (alle 1m/s). Osassa vertailumittauskohteista virtausnopeudet olivat alle 0,5 m/s. Paineviemärin itsepuhdistuskyvyn vuoksi veden nopeuden tulisi olla vähintään 0,7 m/s. Mittauskaivoja suunniteltaessa on ilmeisesti ennakoitu, että jätevesimäärät tulevat merkittävästi kasvamaan. Kehityssuunta on kuitenkin ollut sellainen, etteivät jätevesimäärät ole kasvaneet vaikka viemäriverkostoon liittynyt asukasmäärä on lisääntynyt huomattavastikin. Laitokset ovat tehostaneet verkostosaneerauksia, mikä näkyy vuotovesien määrän selvänä vähenemisenä. Oulun ympäristössä korkeuserot ovat pieniä. Osassa siirtoviemäreissä paineputken geodeettistä korkeuseroa ei juurikaan ole, joten tietyissä tilanteissa virtausta voi tapahtua myös lappona pienellä virtausnopeudella. Pienellä nopeudella tapahtuva virtaus jää mittarilta usein rekisteröimättä. Virtausprofiili Käytössä olevissa mittareissa virtausnopeus perustuu keskimääräisen virtausnopeuden määrittämiseen. Mittaustulosten virheettömyyteen vaikuttaa paljon mittauskohdan virtausprofiili ja sen häiriöt. Merkittävimmät virtausmittaukseen vaikuttavia häiriötekijöitä ovat kulmat, esteet virtauskentässä (esim. venttiilit), putken halkaisijan laajennus tai supistus ja virtauskentän muut esteet esim. kynnykset. Virtausmittareiden häiriöttömiä putkiosuuksien minimimittoja (ennen 5xDN-jälkeen 3xDN) on yleisesti käytetty suunnitteluarvoina. Virtausmittarin suoraosuuksien vähimmäismitoistakin on usein tingitty mm. tila- ja kustannussyistä. Mittarin liettyminen Mittarin sisäpinnan kertymä muodostaa eristyskerroksen, mikä heikentää magneettikenttää. Magneettisissa virtausmittareissa antureiden liettyminen osaltaan heikentää mittaustarkkuutta. Liettyminen on todennäköisempää niissä kohteissa, joissa virtausnopeudet ovat jatkuvasti pieniä. Mahdollinen lietekertymä virtausmittarin sisäpuolella vaikuttaa pienissä kokoluokissa DN100) merkittävästi virtaamaan. Kuvassa 29 on esitetty kertymän vaikutus pintaalan muutokseen. Virtaama pienenee pinta-alan muutoksen suhteessa.

38 Pinta-alan muutos (%) DN100 DN150 DN Seinämäkertymä (mm) Kuva29. Seinämäkertymän vaikutus putken poikkileikkauspinta-alaan eri putkikooilla. Runkolinjaan liitetyt pienpumppaamot Viimeisen vuosikymmenen aikana on rakennettu merkittävästi kiinteistökohtaisia pienpumppaamoita. Paineviemäreissä, joissa on pieni geodeettinen korkeusero, on mahdollista, että pienpumppaamot tyhjenevät lappona runkoviemäriin. Sellaisia kohteita on löytynyt, joissa kiinteistöpumppaamoiden pumput eivät käy käytännössä ollenkaan. Pienpumppaamon jätevesien tyhjeneminen lappona ja sen mukana viemäriin pääsevä ilma ovat ongelmallisia mittauksen kannalta. Mittarin asetukset ja tiedonsiirto Magneettisissa virtausmittareissa on pääsääntöisesti oletuksena, että mittari rekisteröi virtauksen yhteen suuntaan. Esim. pumppaamon takaiskuventtiilien vuotamisen seurauksena virtausta voi kuitenkin tapahtua kahteen suuntaan. Virtausmittareiden tiedot siirtyvät yleensä radiomodeemin välityksellä mittauskaivolta vesihuoltolaitosten järjestelmiin. Siirtoviemäreiden mittauskaivoilta tieto siirtyy sekä ao. vesilaitoksen että keskuspuhdistamon järjestelmiin. Otettaessa virtaamatiedot järjestelmästä tietojen siirrossa ja käsittelyssä voi syntyä virheitä. Muut tekijät Mittareiden toimintaan vaikuttavat myös inhimilliset tekijät. Mittarin asennusvaiheessa syötetään alkuasetukset, joita ei useinkaan tarkasteta mittarin toiminnan aikana. Osassa kohteissa vertailumittarin ja kiinteän mittarin virtaamatiedoissa on havaittavissa pieni aikasiirtymä. Tämä voi johtua mm. siitä, että järjestelmän kello on ollut hieman eri ajassa.

39 11 SUOSITUKSET Mittauskaivon hallinnointi ja huollon organisointi Mittauskaivojen kunnossapidosta ja hoidosta ovat pääsääntöisesti vastanneet sijaintipaikan vesihuoltolaitokset. Keskuspuhdistamosysteemissä tämä voi joskus aiheuttaa ongelmia, koska mittauskaivojen huollon taso vaihtelee laitoksittain. Mikäli mittarin epäillään näyttävän todellisia virtaamia vähemmän, laitoksen intressissä ei ole mittarin tai mittausjärjestelyiden pikainen korjaaminen. Mittauskaivojen säännöllinen huolto voidaan varmistaa antamalla huolto- ja kunnossapitovastuu keskuspuhdistamolle tai kokonaan ulkopuoliselle organisaatiolle. Mitattuja viemärivesimääriä on syytä verrata säännöllisesti viemäröidyn alueen vedenkulutukseen jotta havaitaan ajoissa viemärivesien mittauksen ongelmat. Vertailu voidaan tehdä myös ominaisviemärivesimäärien perusteella. Viemärivesimäärien vertailu voidaan toteuttaa automaatiojärjestelmään esim. taselaskentatyyppisenä Tekninen toteutus Mittalaitteiden sijoituksen suunnittelu tulee tehdä mittalaitetoimittajan ohjeiden ja standardien mukaan. Häiriöttömien putkiosuuksien osalta tulisi pyrkiä 1,5-2 kertaisiin suoraosuuksiin minimimittoihin verrattuna. Virtausmittausten suunnittelussa suora-osuuksien mittoina on syytä käyttää tulopuolella 10xDN ja jälkipuolella 5xDN. Mikäli paineviemäri DN 200 supistetaan mittarille DN100 suositusten mukaisilla suoraosuuksilla, painehäviö viemärin virtausnopeudella 0,7 m/s on 10 cm. Tällöin virtausnopeus mittarilla on 2,6 m/s. Mikäli käytetään DN 150 mittaria (v~ 1,2 m/s), painehäviö on ko. johto-osalla vain reilun 1 cm. Mittari on sijoitettava siten, että se on aina täynnä nestettä. Mittariin ei saa päästä vaahtoa tai ilmakuplia. Magneettista virtausmittaria ei saa asentaa putkiston ylämutkaan tai sellaiseen putkiston kohtaan, johon voi syntyä alipainetta. Virtausmittareiden koot valitaan siten, että virtausnopeudet ovat kaikissa virtaustilanteissa laitetoimittajan ohjearvojen mukaiset. Mittaria ei ole useinkaan syytä valita ennustetun jätevesimäärän kasvun mukaan. Lappo hankaloittaa monella tavalla mittausta. Mittarit pyritään sijoittamaan siten, ettei lapon mahdollisuutta ole. Pienpumppaamoita ei tule liittää paineviemäriin ennen mittauskohtaa. Pienpumppaamot voivat tyhjentyä lappona, jolloin jätevesi virtaa hyvin pienellä virtausnopeudella. Lapon yhteydessä pumppaamoiden kautta pääsee paineviemäriin myös ilmaa. Mittari tulee sijoittaa siten, ettei siihen kohdistu tärinää. Virtausmittaria ei tule sijoittaa välittömästi pumppaamon yhteyteen. Putkisto on tuettava siten, ettei mittariin kohdistu suuria voimia. Mittalaitteet on syytä kalibroida säännöllisesti. Magneettiset virtausmittarit tulee irrottaa kerran vuodessa ja tarkistaa mittarin kunto. Mittarin kertymä pienentää poikkipinta-alaa. Toisaalta elektrodien liettyminen heikentää mittarin toimintaa. Mittari puhdistetaan

40 tarkistuksen yhteydessä tarvittaessa. Paineputkiston ja mittarin puhdistus voidaan toteuttaa myös possuttamalla. Mittauksen tarkkuutta huonontaa selvästi jäteveden mukaan imeytyvä tai siitä erottuva ilma. Painelinjan profiilista riippuen paineputkeen on syytä pyrkiä järjestää luotettavasti toimiva ilmanpoisto ennen virtausmittaria. Kokemusten mukaan magneettisten virtausmittareiden tekninen käyttöikä on ollut maksimissaan noin 10 vuotta. Käyttöikä vaihtelee kohteesta riippuen 2-10 vuoteen. Mittarin toimintaa tulee seurata säännöllisesti, jotta havaitaan mittaririkot ajoissa. Mittaustarkkuutta pystytään paremmin seuraamaan, mikäli asennetaan tuplamittaus. Tällöin laskutusperusteena voidaan käyttää esimerkiksi mittarilukemien keskiarvoa. Tuplamittaus mahdollistaa mittarivirheiden havainnoimisen aikaisessa vaiheessa. Tuplamittauksella ei saada kuitenkaan poistettu ongelmia, jotka johtuvat mittausolosuhteista. Virtausmittari on syytä sijoittaa erilliseen mittauskaivoon tai esim. pumppaamon huoltotilaan. Mittarin sijoituksessa tulee huomioida, että mittari on sijoitettu niin, että se voidaan helposti irrottaa huoltotoimenpiteitä varten. Lisäksi mittarikaivon putkijärjestelyt tulee toteuttaa siten, että mittakaivoon voidaan sijoittaa vertailumittari ja että vertailumittari on mahdollista sijoittaa virtausprofiililtaan hyviin olosuhteisiin. Tyyppikuva mittauskaivosta on liitteessä JATKOSELVITYSTARPEET Mittaustarkkuuden kannalta on tärkeää, ettei mittauskohdassa esiinny ilmaa. Luotettavan ilmanpoiston järjestäminen on näin ollen keskeinen asia mittaustarkkuuden parantamisessa. Käytännön kokemusten mukaan ilmanpoistoventtiilit eivät jätevedellä toimi luotettavasti tai ne vaativat paljon huoltoa. Oulussa, 24. toukokuuta 2011 Pöyry Finland Oy Vesi ja ympäristö DI Hanna Sandqvist projektipäällikkö